(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に一定間隔離隔して形成され、光漏れ防止のための遮光部と、
前記遮光部の間にカラー具現のために赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、及び青色（Ｂ）のカラーフィルタパターンからなるカラーフィルタ層と、
前記カラーフィルタ層が形成された基板の裏面に形成され、一定間隔離隔した多数個のホールを有する多孔性構造の透明導電膜を含み、
前記各ホールは、光が入射される方を上部にする時上部から下部でその幅が減少されるように傾斜して形成されたことを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタ基板。
【請求項２】
前記一定角度は、２０°乃至５０°範囲であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置用カラーフィルタ基板。
【請求項３】
前記ホールの直径は２μm乃至３μm範囲になされたことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置用カラーフィルタ基板。
【請求項４】
前記各ホール間の間隔は４μm乃至６μm範囲になされたことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置用カラーフィルタ基板。
【請求項５】
前記透明導電膜がインジウム・チン・オキサイド（ＩＴＯ）またはインジウム・ジンク・オキサイド（ＩＺＯ）である場合、前記透明導電膜の厚みは０．０４μm乃至０．１６μm範囲になされたことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置用カラーフィルタ基板。
【請求項６】
前記透明導電膜が導電性透明レジン（Resin）を利用して形成される場合、前記透明導電膜の厚みは０．３μm乃至１μm範囲になされたことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置用カラーフィルタ基板。
【請求項７】
基板上に一定間隔離隔して形成され、カラー具現のために赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、及び青色（Ｂ）のカラーフィルタパターンからなるカラーフィルタ層と、前記カラーフィルタ層が形成された基板の裏面に形成され、一定間隔離隔した多数個のホールを有する多孔性構造の透明導電膜を含むカラーフィルタ基板と、
前記カラーフィルタ基板と互いに離隔して対向しており、多数の薄膜トランジスタを含んだ薄膜トランジスタ基板と、
前記カラーフィルタ基板及び薄膜トランジスタ基板の間に介される液晶層を含み、
前記各ホールは、光が入射される方を上部にする時上部から下部でその幅が減少されるように傾斜して形成されたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項８】
（ａ）基板上に一定間隔離隔して遮光部を形成するステップと、
（ｂ）前記遮光部の間に赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、及び青色（Ｂ）のカラーフィルタパターンからなるカラーフィルタ層を形成するステップと、
（ｃ）前記カラーフィルタ層が形成された基板の裏面に透明導電膜を形成するステップと、
（ｄ）前記透明導電膜をパターニングして一定間隔離隔した多数個のホールを形成するステップを含み、
前記ステップ（ｄ）において、
前記各ホールの形成時、前記透明導電膜のエッチング程度を調整して、前記各ホールは光が入射される方を上部にする時上部から下部でその幅が減少されるように傾斜して形成することを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタ基板の製造方法。
【請求項９】
前記一定角度は、２０°乃至５０°範囲であることを特徴とする請求項８に記載の液晶表示装置用カラーフィルタ基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置用カラーフィルタ基板及びその製造方法に関し、より詳しくは、液晶表示装置のカラーフィルタ基板に適用された絶縁性基板の裏面に多数個のホールを有する多孔性構造からなる透明導電膜を形成することで、外部静電気による静電気場を遮蔽させると共に、画面表示品質を改善して高輝度特性と可読性を増大させることができるようにした液晶表示装置用カラーフィルタ基板及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、主に使われている液晶表示装置の中の一つとして、ツイストネマティック（ＴＮ：Twisted Nematic）方式の液晶表示装置が挙げられる。上記ツイストネマティック（ＴＮ）方式は、２つの基板に各々電極を設置し、液晶方向子が９０°ツイストされるように配列した後、電極に電圧を加えて液晶方向子を駆動する方式である。
【０００３】
しかしながら、上記ツイストネマティック（ＴＮ）方式の液晶表示装置は、視野角が狭いという大きい短所がある。
【０００４】
したがって、最近は上記狭い視野角の問題を解決するために、種々の新たな方式を採用した液晶表示装置に対する研究が活発に進行されているが、上記方式として、横電界方式（ＩＰＳ：In-Plane Switching Mode）またはＯＣＢ方式（Optically Compensated Birefringence Mode）などがある。
【０００５】
その中で、上記横電界方式の液晶表示装置は、液晶分子を基板に対して水平を維持した状態で回転させるために、２つの電極を同一な基板上に形成し、上記２つの電極の間に電圧を印加して基板に対して水平方向に電界を発生させる。即ち、液晶分子の長軸が基板に対して立ち上がらないことになる。
【０００６】
このため、視覚方向に対する液晶の複屈折の変化が小さくて、従来のツイストネマティック（ＴＮ）方式の液晶表示装置に比べて視野角特性が格段に優れる。
【０００７】
以下、添付した図面を参照しながら従来技術に係る横電界方式の液晶表示装置の構造を概略的に説明すると、次の通りである。
【０００８】
図１は、従来技術に係る横電界方式の液晶表示装置を概略的に示す断面図である。
【０００９】
図１を参照すると、従来技術に係る横電界方式の液晶表示装置を構成する液晶パネルは、互いに対向するカラーフィルタ基板１０と薄膜トランジスタ基板（図示せず）、そして両基板間に位置する液晶層（図示せず）を含む。
【００１０】
ここで、カラーフィルタ基板１０は、上部基板１１上に一定の間隔を置いて形成されたブラックマトリックス１２と、ブラックマトリックス１２の間々に形成されたカラーフィルタ１３と、カラーフィルタ１３を含んだ全面に形成されたオーバーコート層１４から構成されている。
【００１１】
一方、図示してはいないが、通常的に上記薄膜トランジスタ基板は、下部基板の上にブラックマトリックス１２に対向するデータラインと、上記データラインの一側に形成された対向電極と、上記データラインの他の一側に形成された画素電極から構成されている。
【００１２】
そして、上記液晶層は、カラーフィルタ基板１０と上記薄膜トランジスタ基板との間に介されており、上部基板１１の外側、即ち、裏面には透明な伝導体である透明導電膜１５が形成されるが、これは外部から印加される静電気を遮断するためのものである。
【００１３】
即ち、外部の帯電された物体に接触する場合、上部基板１１にも帯電され、この帯電された上部基板１１は、直接的に液晶分子の配列に影響を与えることになる。
【００１４】
上記のように帯電された上部基板１１による影響は光の透過量がデータ電圧に制御できなくなって、画質を劣化させる要因として作用する。
【００１５】
したがって、静電気による画質の劣化を防止するために、上部基板１１の裏面に透明導電膜１５を形成して外部から印加される静電気を防止することができる。
【００１６】
前述したように、従来の技術に適用された上部基板１１の裏面に形成された静電気除去用透明導電膜１５は金属膜であって、液晶表示装置の金属ベゼル（Bezel）と当接しており、かつ接地電極の役目を遂行し、外部の静電気流入時、誘電体であるカラーフィルタ基板１０の充填（Charging）を防止して静電気による電場が液晶パネルの内部に侵入することを防止する。
【００１７】
また、電場の液晶パネル内部への侵入時、正常なブラックモード（Normally Black Mode）の液晶パネルの内部の液晶が電場の影響により駆動することになり、これによってブラック（Black）画面が駆動できなくなる。
【００１８】
【特許文献１】特開２００８−７６７２３号公報
【特許文献２】特開２００８−５２１６９号公報
【特許文献３】特開２００８−５８７２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
しかしながら、上部基板１１の裏面に形成された静電気除去用透明導電膜１５は、約８〜１０％位で液晶パネルの透過率を低下させる要因として作用して、高輝度が求められる顧客の期待を満たすことに障害物として作用する。
【００２０】
また、上部基板１１と透明導電膜１５との互いに異なる屈折率により、上部基板１１と透明導電膜１５の界面で太陽光または蛍光灯のような外部光を散乱させられず、すぐに反射させることになって、コントラスト比（Contrast Ratio）を低下させることにより、画面表示品質の低下を引き起こす。
【００２１】
本発明は、前述した問題点を解決するために案出したものであって、本発明の目的は、液晶表示装置のカラーフィルタ基板に適用された絶縁性基板の裏面に多数個のホールを有する多孔性構造でなされた透明導電膜を形成することにより、外部静電気による静電気場を遮蔽させると共に、画面表示品質を改善して高輝度特性と可読性を増大させることができるようにした液晶表示装置用カラーフィルタ基板及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
前述した目的を達成するために、本発明の第１形態は、基板上に一定間隔離隔して形成され、光漏れ防止のための遮光部と、上記遮光部の間にカラー具現のために赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、及び青色（Ｂ）のカラーフィルタパターンからなるカラーフィルタ層と、上記カラーフィルタ層が形成された基板の裏面に形成され、一定間隔離隔した多数個のホールを有する多孔性構造の透明導電膜とを含む液晶表示装置用カラーフィルタ基板を提供する。
【００２３】
ここで、上記各ホールの間に形成された透明導電膜の一部または全体は、一定角度で傾斜してなされることが好ましい。
【００２４】
好ましくは、上記一定角度は、２０°乃至５０°の範囲である。
【００２５】
好ましくは、上記ホールの直径は２μm乃至３μm範囲になされる。
【００２６】
好ましくは、上記透明導電膜がインジウム・チン・オキサイド（ＩＴＯ）またはインジウム・ジンク・オキサイド（ＩＺＯ）である場合は０．０４μm乃至０．１６μmの範囲に、導電性透明レジン（Resin）である場合は、０．３μm乃至１μmの厚さ範囲になされる。
【００２７】
本発明の第２の形態は、基板上に一定間隔離隔して形成され、カラー具現のために赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、及び青色（Ｂ）のカラーフィルタパターンからなるカラーフィルタ層と、上記カラーフィルタ層が形成された基板の裏面に形成され、一定間隔離隔した多数個のホールを有する多孔性構造の透明導電膜を含むカラーフィルタ基板と、上記カラーフィルタ基板と互いに離隔して対向しており、多数の薄膜トランジスタを含んだ薄膜トランジスタ基板と、上記カラーフィルタ基板及び薄膜トランジスタ基板の間に介される液晶層とを含む液晶表示装置を提供する。
【００２８】
本発明の第３の形態は、（ａ）基板上に一定間隔離隔して遮光部を形成するステップと、（ｂ）上記遮光部の間に赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、及び青色（Ｂ）のカラーフィルタパターンからなるカラーフィルタ層を形成するステップと、（ｃ）上記カラーフィルタ層が形成された基板の裏面に透明導電膜を形成するステップと、（ｄ）上記透明導電膜をパターニングして一定間隔離隔した多数個のホールを形成するステップとを含む液晶表示装置用カラーフィルタ基板の製造方法を提供する。
【００２９】
この際、上記ステップ（ｄ）において、上記各ホールの形成時、上記透明導電膜のエッチング程度を調整して、上記各ホールの間に形成された透明導電膜の一部または全体に一定角度で傾いた斜面を形成することが好ましい。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の液晶表示装置用カラーフィルタ基板及びその製造方法によると、絶縁性基板の裏面に多数個のホールを有する多孔性構造からなる静電気除去用透明導電膜を形成することにより、外部静電気による静電気場を遮蔽させると共に、画面表示品質を改善して高輝度特性と可読性を増大させることができる利点がある。
【００３１】
また、本発明によると、各ホールの間に形成された透明導電膜の一部または全体を一定角度テーパ（Taper）するように傾斜して形成することにより、外部光の入射時、散乱の効果を増大させて、画面表示品質を向上させることができる利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。しかしながら、次に例示する本発明の実施形態は種々の他の形態に変形されることができ、本発明の範囲が次に詳述する実施形態に限定されるものではない。本発明の実施形態は、当業界で通常の知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。
【００３３】
図２及び図３は、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置用カラーフィルタ基板を示す平面図及び断面図である。
【００３４】
図２及び図３を参照すると、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置用カラーフィルタ基板は、絶縁性基板１００、ブラックマトリックス（Black Matrix）２００、カラーフィルタ層３００、及び透明導電膜４００などを含む。
【００３５】
ここで、ブラックマトリックス２００は、光の漏洩を防止するための遮光部であって、 基板１００の上部に一定の間隔で形成されており、一般的に、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、及び青色（Ｂ）のカラーフィルタの間を区分し、通常、黒色顔料が添加された感光性有機物質からなっている。上記黒色顔料には、例えば、カーボンブラックやチタニウムオキサイドなどを使用する。
【００３６】
カラーフィルタ層３００は、各ブラックマトリックス２００の間に赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、及び青色（Ｂ）のカラーフィルタパターンが交互に配列されてなされており、バックライトユニット（図示せず）から照射されて液晶層（図示せず）を通過した光にカラーを与える役目をする。このようなカラーフィルタ層３００は、通常、感光性有機物質からなっている。
【００３７】
また、カラーフィルタ層３００の上部にはカラーフィルタ層３００により発生する段差を除去して平坦性を向上させるためにオーバーコート層（Overcoat Layer）（図示せず）が形成されることができる。
【００３８】
そして、透明導電膜４００は、本発明の特徴的な構成要素であって、液晶表示装置の金属ベゼル（Bezel）と当接しており、かつ接地電極の役目を遂行し、外部の静電気流入時、誘電体であるカラーフィルタ基板の充填（Charging）を防止して静電気による電場が液晶パネルの内部に侵入することを防止することができる。
【００３９】
このような透明導電膜４００は、一定の間隔で離隔した多数個のホール４１０を有する多孔性構造で形成して、約５０％以上画素開口部（Open Area）を増加させることによって、従来技術に適用された透明導電膜１５（図１参照）により発生する全体約８〜１０％の透過率低下の問題を約５％以下になるように透過率を増加させることができる。
【００４０】
また、透明導電膜４００は、例えば、インジウム・チン・オキサイド（Indium Tin Oxide：ＩＴＯ）、またはインジウム・ジンク・オキサイド（Indium Zinc Oxide：ＩＺＯ）のように、光の透過率が比較的優れる透明導電性金属を材料として使用して形成できるのみならず、導電性透明レジン（Resin）（例えば、ITO Powder + Acryl、Epoxy等）を利用して形成することができる。
【００４１】
また、透明導電膜４００の厚みは、ＩＴＯ膜またはＩＺＯ膜の場合、約０．０４μm乃至０．１６μm範囲に、導電性透明レジンの場合、約０．３μm乃至１μm範囲になされることが好ましい。
【００４２】
また、透明導電膜４００上に形成された多数個のホール４１０は円形からなることが好ましいが、これに限定されず、例えば、楕円形、菱形、四角形、多角形などの形態を作ることができる全ての形態でなされることができる。
【００４３】
また、透明導電膜４００上に形成された多数個のホール４１０は、規則的に一定の間隔で離隔して形成されることが好ましいが、これに限定されず、多数個のホール４１０は不規則な間隔で離隔して形成することができる。
【００４４】
また、表面反射を最小化するためには、反射を起こすことができる界面をたくさん確保することが重要であるが、これのために、透明導電膜４００上に形成された多数個のホール４１０を小さく作って単位面積当たりホール４１０の個数を増やすことが効率的である。これによって、透明導電膜４００上に形成された多数個のホール４１０の直径は、例えば、回折光によるファイン（fine）パターニング技術を利用して、約２μm乃至３μm範囲に形成することが好ましい。
【００４５】
また、透明導電膜４００の蒸着目的である静電気導通を円滑にするために、各ホール４１０間の間隔は、約４μm乃至６μm範囲になされることが好ましい。即ち、静電気発生時、静電気をバーニング無しで円滑に分散させるためには、約４μm以上のパスが必要であり、各ホール４１０間の間隔がより大きくなると、単位面積当たりホール４１０の形成マージンが落ちる問題点がある。
【００４６】
また、ホール４１０の面積は透明導電膜４００の全体面積に対し、約４％乃至２０％位を占めるように形成されることが好ましい。
【００４７】
さらに、各ホール４１０の間に形成された透明導電膜４００の一部または全体は、外部の入射光を効果的に反射させることができるように、一定角度（好ましくは、約２０゜乃至５０゜位）で傾いた斜面４２０を形成することにより、外部光の入射時、外部光の反射によるコントラスト比（Contrast Ratio）が低下することを減少させることになり、画面表示品質を向上させることができるのみならず、眩しさ防止（Anti-Glare）効果が得られる。
【００４８】
即ち、透明導電膜４００の表面と透明導電膜４００とカラーフィルタ基板との間の界面で発生する反射光を主視野角の外に散乱させることによって、表面反射率を格段に改善することができる。
【００４９】
このような斜面４２０は、各ホール４１０の形成時、透明導電膜４００のエッチング程度を調整して容易に形成することができ、斜面４２０を含んだ各ホール４１０間の透明導電膜４００は、その断面が、例えば台形または三角形状からなることができる。
【００５０】
一方、図示してはいないが、液晶表示装置を構成する基本的な構成要素、例えば、薄膜トランジスタ基板または液晶層などは、一般的な液晶表示装置に適用されたものと同一であるので、これに対する具体的な説明は省略する。
【００５１】
一方、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置用カラーフィルタ基板は、通常の横電界方式であるＩＰＳ（In-Plan Switching）またはＦＦＳ（Fringe Field Switching）モード液晶表示装置に適用されることが最も好ましいが、これに限定されず、液晶の光学的異方性と分極性質を利用する全ての液晶表示装置に適用可能である。
【００５２】
以下、前述した構成を有する本発明の一実施形態に係る液晶表示装置用カラーフィルタ基板の製造方法について詳細に説明する。
【００５３】
まず、絶縁性の基板１００上に遮光領域であるブラックマトリックス２００を形成する。ブラックマトリックス２００を形成する過程は、次の通りである。ブラックマトリックス感光液を基板１００上に塗布し、露光、現象、及びベークすると、ブラックマトリックス２００が完成される。
【００５４】
以後、ブラックマトリックス２００間の基板１００上にカラー具現のために赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、及び青色（Ｂ）のカラーフィルタパターンからなるカラーフィルタ層３００を形成する。この場合、上記三原色のカラーフィルタパターンは、基板１００の全面に白色光源を吸収して特定波長（赤色、緑色、または青色）の光のみを透過させる物質を塗布した後、パターニング（Patterning）することにより形成することができる。
【００５５】
また、カラーフィルタ層３００の上部にはカラーフィルタ層３００により発生する段差を除去して平坦性を向上させるために、オーバーコート層（Overcoat Layer）が形成されることができる。
【００５６】
次に、カラーフィルタ層３００が形成される基板１００の裏面に一定の厚み（好ましくは、約０．０４μm乃至０．１６μm位）の静電気除去用透明導電膜４００を形成した後、通常のフォトリソグラフィ（Photo-lithography）工程によりパターニング（Patterning）して、一定の間隔で離隔した多数個のホール４１０を形成することにより、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置用カラーフィルタ基板を完成する。
【００５７】
さらに、各ホール４１０の形成時、透明導電膜４００のエッチング程度を調整して各ホール４１０の間に形成された透明導電膜４００の一部または全体に外部の入射光を効果的に反射させることができるように、一定角度（好ましくは、約２０゜乃至５０゜位）で傾いた斜面４２０を形成することにより、外部光の入射時、外部光の反射によりコントラスト比（Contrast Ratio）が低下することを減少させることになり、画面表示品質を向上させることができるのみならず、眩しさ防止効果（Anti-Glare）が得られる。
【００５８】
この際、斜面４２０の形成時、通常的にエッチング（etch）工程によりなされることになるが、例えば、ＩＴＯの場合、湿式エッチング（wet etch）を行う。一般的な工程進行時、ＩＴＯの斜面４２０の角度は約５０°程度になされる。
【００５９】
しかしながら、特定の角度に対する反射を増加させる等の特殊目的により斜面４２０の角度を変更しようとする場合は、エッチング溶液（etchant）（例えば、ＨＣｌ、ＣＨ３ＣＯＯＨ等）などの組成変更を行うか、エッチング時間（etch time）調節によるエッチング比（etch rate）を変更することにより可能である。
【００６０】
即ち、エッチング比を遅くすると、フォトレジスト（photoresist）とＩＴＯ界面の上部でのエッチング溶液（etchant）による反応程度が大きくなるので、斜面４２０の角度を低めることができる。
【００６１】
一方、透明導電膜４００を基板１００上に予め形成した後、カラーフィルタ工程を進行してもよいし、カラーフィルタ工程完了後に基板の外側に透明導電膜４００を形成してもよい。
【００６２】
前述した本発明に係る液晶表示装置用カラーフィルタ基板及びその製造方法に対する好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、特許請求範囲と発明の詳細な説明及び添付した図面の範囲内で種々の変形が可能であり、これもまた本発明に属する。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】従来の技術に係る横電界方式の液晶表示装置を概略的に示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る液晶表示装置用カラーフィルタ基板を示す平面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る液晶表示装置用カラーフィルタ基板の断面構造を示す図である。
【符号の説明】
【００６４】
１００    基板
２００    ブラックマトリックス
３００    カラーフィルタ層
４００    透明導電膜
４１０    ホール
４２０    斜面
【図１】
0005393992.tif 000002
【図２】
0005393992.tif 000003
【図３】
0005393992.tif 000004